换热器的设计说明书
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便,适应性强,处理量大,工作可靠,且能适应高温高压等众多优点,管壳式换热器被使用
最多。工业中使用的换热器超过90躺E是管壳式换热器,在工业过程热量传递中是应用
最为广泛的一种换热器。结合上述优点和本工艺的特点,本工艺的换热器主要选用管壳式换
热器。
1.2
1.2.1结构参数的确定
⑴管径
管径越小换热器越紧凑、便宜,但压力降会增加。为了满足允许的压降,一般选用
蓄
执
八、、
式
回旋式
盘式
传热效率咼,用于咼温烟气冷却等
鼓式
用于空气预热器等
固疋格至式
紧凑
式
适用于低温到咼温的各种条件
非紧
凑式
适用于咼温及腐蚀性气体场合
表面
扩展
式
板翅式
紧凑、效率高。可多股物流同时换热,使用温度不大于150C,主要
用于粘性加大的液体间换热
管翅式
咼效而紧凑,换热面积大,传热效果好
在过程工业中,由于管壳式换热器具有制造容易,生产成本低,选材范围广,清洗方
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的,主要有:
1热负荷及流量大小;
2流体的性质;
3温度、压力及允许压降的范围;
4对清洗、维修的要求;
5设备结构、材料、尺寸、重量;
6价格、使用安全性和寿命; 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热 器。其中,管 型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、 适应高温高压等优点,应 用最为广泛。
19mr的管子;对于物流流量较大的,采用25mm以上的管子。
⑵管长
无相变传热时,管子长则换热系数增加,对于相同的换热面积,管子长则管程数减
小,使得压力降减小,每平方米传热面积比降低。我国生产的标准钢管长度为6m故系列标
准中管长有1.5 m,2m,3m,6m和9 m五种。因此,一般管 长取4-6m,对大面积,无 相变换热器管长可取至8?9m
(3)U形管式换热器换:热效率高,传热面积大。结构较浮头简单,但是管 程不易清洗,且每根分
类
名称
特性
固定
冈『性结构用于管壳温差较小的情况(一般W50。C),管间不 能
管板
清洗
管
式
带膨胀节:有一定的温度补偿能力,壳程只能承受较低的压力
壳
浮头
管内外均能承受高压,壳层易清洗,管壳两物料温差>120C;
管型换热器主要有以下几种形式:
(1)固定管板式换热器:当冷热流体温差不大时,可采用固定管板的结构型 式,这 种换热器的特点是结构简单,制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修, 管外物料应是比较 清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时,可 在壳体壁上安装膨胀节以减少 温差应力。
(2)浮头式换热器:两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接, 称为固 定端。 另一端管板不与壳体连接而可相对滑动,称为浮头端。因此,管束的热膨 胀不受壳体的约 束,检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温 差较大,壳程介质腐蚀性 强、易结垢的情况。
管长(mm)
折流板间距(mm)
<3000
100
200
300
450
600
4500?6000
1500?6000
150
200
300
450
600
<6000
200
300
450
600
7500,9000
750
6000
300
450
600
750
7500,9000
6000?9000
450
600
750
1.3
本工艺共有41台换热设备(换热器、再沸器、冷凝器、预热器),这里我们以浮头式
换热器的设计
1.1换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备,在生 产中占有重 要地位。换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式 基本上可分三大类即: 间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中,间壁式换热 器应用最多。换热器随着换热目的 的不同,具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、 冷凝器,再沸器和热交换器等。由于使用条 件的不同,换热设备又有各种各样的 形式和结构。
10、12等七种。但管程数不能分得太多,以免压力降过大,且隔板要占用相当大
的布管面积。
⑹折流板
折流板可以改变壳程流体的方向,使其垂直于管束流动,提高流速,从而增 加流体流 动的湍流程度,获得较好的传热效果。折流板型式可分为圆缺形(弓形) 折流板、盘环形折 流板、孔式折流板和折流圈。
表1-3折流板间距常用数值
直线通道,便于管外机械清洗。
⑷管心距
管心距小设备紧凑,但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。故一般选用范围
为1.25?1.5d(d为管外径)。
表1-2换热管管心距
换热管外径/mm
19
25
32
38
换热管中心距/mm
25
32
40
48
分程隔板槽两侧相邻管中心距/mm
38
44
52
60
⑸管程数
管程数增加,管内流速增加,传热系数增加。管程数一般有1、2、4、& 8、
式
式
内垫片易渗漏
U型管
制造、安装方便,造价较低,管程耐压高;但结构不糸凑、
管
式
管子不易更换和不易机械清洗
式
填料
函式
内填料函:密封性能差,只能用于压差较小场合
外填料函:管间容易泄露,不易处理易挥发、易爆易燃及压
力较咼场合
釜式
壳体上都有个烝发空间,用于烝汽与液相分离
套
管
式
双套
管式
结构比较复杂,主要用于高温高压场合或固定床反应器中
套管
式
能逆流操作,用于传热面积较小的冷却器、冷凝器及预热器
板
式
板式
拆洗方便,传热面能调整,主要用于粘性加大的液体间换热
螺旋板板
制造简单,紧凑,可用于带颗粒物料,温位利用好;不易检 修
伞板式
制造简单、紧凑、成本低、易清洗,使用压力不大于1.2Mpa,
使用温度不大于150C
板壳式
板数类似管束,可抽出清洗检查,压力不能太高
换热器(E0602)详细设计为例。热物流经该换热器换热温度降至目标温度,冷却物流为循
环冷却水。
由Aspen软件得到冷热工艺物流数据:
表1-4工艺操作参数
操作参数
参数
壳程
管程
介质
循环冷却水
甲苯回收塔塔底去一级结晶
质量流量(Kg/h)
343740.0
84194.9
入口温度(C)
20.00
138.00
出口温度(C)
⑶管子配布
换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角
正方形。正三角形排列形式最为普遍,由于管距都相等,可以在同样的管板面积上排列最
多的管数。但因管外不易清洗,其适用场合受到限制,主要适用于壳程介质污垢少,且不需
要进行机械清洗的场合。而采用正方形和转角正方形排列的管束,能够使管间小桥形成一条
最多。工业中使用的换热器超过90躺E是管壳式换热器,在工业过程热量传递中是应用
最为广泛的一种换热器。结合上述优点和本工艺的特点,本工艺的换热器主要选用管壳式换
热器。
1.2
1.2.1结构参数的确定
⑴管径
管径越小换热器越紧凑、便宜,但压力降会增加。为了满足允许的压降,一般选用
蓄
执
八、、
式
回旋式
盘式
传热效率咼,用于咼温烟气冷却等
鼓式
用于空气预热器等
固疋格至式
紧凑
式
适用于低温到咼温的各种条件
非紧
凑式
适用于咼温及腐蚀性气体场合
表面
扩展
式
板翅式
紧凑、效率高。可多股物流同时换热,使用温度不大于150C,主要
用于粘性加大的液体间换热
管翅式
咼效而紧凑,换热面积大,传热效果好
在过程工业中,由于管壳式换热器具有制造容易,生产成本低,选材范围广,清洗方
换热器选型时需要考虑的因素是多方面的,主要有:
1热负荷及流量大小;
2流体的性质;
3温度、压力及允许压降的范围;
4对清洗、维修的要求;
5设备结构、材料、尺寸、重量;
6价格、使用安全性和寿命; 按照换热面积的形状和结构进行分类可分为管型、板型和其它型式的换热 器。其中,管 型换热器中的管壳式换热器因制造容易、生产成本低、处理量大、 适应高温高压等优点,应 用最为广泛。
19mr的管子;对于物流流量较大的,采用25mm以上的管子。
⑵管长
无相变传热时,管子长则换热系数增加,对于相同的换热面积,管子长则管程数减
小,使得压力降减小,每平方米传热面积比降低。我国生产的标准钢管长度为6m故系列标
准中管长有1.5 m,2m,3m,6m和9 m五种。因此,一般管 长取4-6m,对大面积,无 相变换热器管长可取至8?9m
(3)U形管式换热器换:热效率高,传热面积大。结构较浮头简单,但是管 程不易清洗,且每根分
类
名称
特性
固定
冈『性结构用于管壳温差较小的情况(一般W50。C),管间不 能
管板
清洗
管
式
带膨胀节:有一定的温度补偿能力,壳程只能承受较低的压力
壳
浮头
管内外均能承受高压,壳层易清洗,管壳两物料温差>120C;
管型换热器主要有以下几种形式:
(1)固定管板式换热器:当冷热流体温差不大时,可采用固定管板的结构型 式,这 种换热器的特点是结构简单,制造成本低。但由于壳程不易清洗或检修, 管外物料应是比较 清洁、不易结垢的。对于温差较大而壳体承受压力较低时,可 在壳体壁上安装膨胀节以减少 温差应力。
(2)浮头式换热器:两端管板只有一端与壳体以法兰实行固定连接, 称为固 定端。 另一端管板不与壳体连接而可相对滑动,称为浮头端。因此,管束的热膨 胀不受壳体的约 束,检修和清洗时只要将整个管束抽出即可。适用于冷热流体温 差较大,壳程介质腐蚀性 强、易结垢的情况。
管长(mm)
折流板间距(mm)
<3000
100
200
300
450
600
4500?6000
1500?6000
150
200
300
450
600
<6000
200
300
450
600
7500,9000
750
6000
300
450
600
750
7500,9000
6000?9000
450
600
750
1.3
本工艺共有41台换热设备(换热器、再沸器、冷凝器、预热器),这里我们以浮头式
换热器的设计
1.1换热器概述换热器是化工、石油、动力、食品及其它许多任务业部门的通用设备,在生 产中占有重 要地位。换热器种类很多,但根据冷、热流体热量交换的原理和方式 基本上可分三大类即: 间壁式、混合式和蓄热式。在三类换热器中,间壁式换热 器应用最多。换热器随着换热目的 的不同,具体可分为加热器、冷却器、蒸发器、 冷凝器,再沸器和热交换器等。由于使用条 件的不同,换热设备又有各种各样的 形式和结构。
10、12等七种。但管程数不能分得太多,以免压力降过大,且隔板要占用相当大
的布管面积。
⑹折流板
折流板可以改变壳程流体的方向,使其垂直于管束流动,提高流速,从而增 加流体流 动的湍流程度,获得较好的传热效果。折流板型式可分为圆缺形(弓形) 折流板、盘环形折 流板、孔式折流板和折流圈。
表1-3折流板间距常用数值
直线通道,便于管外机械清洗。
⑷管心距
管心距小设备紧凑,但将引起管板增厚、清洁不便、壳程压降增大。故一般选用范围
为1.25?1.5d(d为管外径)。
表1-2换热管管心距
换热管外径/mm
19
25
32
38
换热管中心距/mm
25
32
40
48
分程隔板槽两侧相邻管中心距/mm
38
44
52
60
⑸管程数
管程数增加,管内流速增加,传热系数增加。管程数一般有1、2、4、& 8、
式
式
内垫片易渗漏
U型管
制造、安装方便,造价较低,管程耐压高;但结构不糸凑、
管
式
管子不易更换和不易机械清洗
式
填料
函式
内填料函:密封性能差,只能用于压差较小场合
外填料函:管间容易泄露,不易处理易挥发、易爆易燃及压
力较咼场合
釜式
壳体上都有个烝发空间,用于烝汽与液相分离
套
管
式
双套
管式
结构比较复杂,主要用于高温高压场合或固定床反应器中
套管
式
能逆流操作,用于传热面积较小的冷却器、冷凝器及预热器
板
式
板式
拆洗方便,传热面能调整,主要用于粘性加大的液体间换热
螺旋板板
制造简单,紧凑,可用于带颗粒物料,温位利用好;不易检 修
伞板式
制造简单、紧凑、成本低、易清洗,使用压力不大于1.2Mpa,
使用温度不大于150C
板壳式
板数类似管束,可抽出清洗检查,压力不能太高
换热器(E0602)详细设计为例。热物流经该换热器换热温度降至目标温度,冷却物流为循
环冷却水。
由Aspen软件得到冷热工艺物流数据:
表1-4工艺操作参数
操作参数
参数
壳程
管程
介质
循环冷却水
甲苯回收塔塔底去一级结晶
质量流量(Kg/h)
343740.0
84194.9
入口温度(C)
20.00
138.00
出口温度(C)
⑶管子配布
换热管在管板上的排列方式主要有正三角形、正方形和转角正三角形、转角
正方形。正三角形排列形式最为普遍,由于管距都相等,可以在同样的管板面积上排列最
多的管数。但因管外不易清洗,其适用场合受到限制,主要适用于壳程介质污垢少,且不需
要进行机械清洗的场合。而采用正方形和转角正方形排列的管束,能够使管间小桥形成一条